2020高考物理單元卷 磁場對運動電荷的作用

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1、第三模塊 第8章 第2單元 一、選擇題 1．如圖31所示，在陰極射線管正下方平行放置一根通有足夠強直流電流的長直導線，且導線中電流方向水平向右，則陰極射線將會 (　　) 圖31 A．向上偏轉 B．向下偏轉 C．向紙內偏轉 D．向紙外偏轉 解析：在陰極射線管所處位置處，直導線產生的磁場方向垂直紙面向外，由左手定則可以判斷陰極射線中的電子受力方向向上，故選A. 答案：A 2．在光滑絕緣水平面上，一輕繩拉著一個帶電小球繞豎直方向的軸O在勻強磁場中做逆時針方向的勻速圓周運動，磁場方向豎直向下，且范圍足夠大，其俯視圖如圖32所示，若小球運動到某點時，繩

2、子突然斷開，則關于繩子斷開后，對小球可能的運動情況的判斷不正確的是 (　　) A．小球仍做逆時針方向的勻速圓周運動，但半徑減小 B．小球仍做逆時針方向的勻速圓周運動，半徑不變 C．小球做順時針方向的勻速圓周運動，半徑不變 D．小球做順時針方向的勻速圓周運動，半徑減小 解析：繩子斷開后，小球速度大小不變，電性不變．由于小球可能帶正電也可能帶負電，若帶正電，繩斷開后仍做逆時針方向的勻速圓周運動，向心力減小或不變(原繩拉力為零)，則運動半徑增大或不變．若帶負電，繩子斷開后小球做順時針方向的勻速圓周運動，繩斷前的向心力與帶電小球受到的洛倫茲力的大小不確定，向心力變化趨勢不確定，則運動半

3、徑可能增大，可能減小，也可能不變． 答案：A 3．如圖33所示，兩個橫截面分別為圓和正方形但磁感應強度均相同的勻強磁場，圓的直徑D等于正方形的邊長，兩個電子分別以相同的速度飛入兩個磁場區(qū)域，速度方向均與磁場方向垂直，進入圓形磁場區(qū)域的速度方向對準了圓心，進入正方形磁場區(qū)域的方向是沿一邊的中點且垂直于邊界線，則下面判斷正確的是 (　　) A．兩電子在兩磁場中運動時，其半徑一定相同 B．兩電子在磁場中運動時間一定不相同 C．進入圓形磁場區(qū)域的電子一定先飛離磁場 D．進入圓形磁場區(qū)域的電子一定不會后飛出磁場 解析：因為兩電子在磁場中運動時，其軌道半徑均為r＝，所以A選項正確；為了

4、方便比較兩電子在磁場中的運動時間，可以將圓形磁場和正方形磁場重疊起來，電子的運動軌跡可能是圖中的三條軌跡中的一條，所以兩電子在磁場中的運動時間可能相同，在圓形磁場中運動的電子的運動時間可能小于在正方形磁場中運動的時間，所以D選項正確． 答案：AD 4．(2020年泰州模擬)“月球勘探者號”空間探測器運用高科技手段對月球進行了近距離勘探，在月球重力分布、磁場分布及元素測定方面取得了新的成果．月球上的磁場極其微弱，通過探測器拍攝電子在月球磁場中的運動軌跡，可分析月球磁場的強弱分布情況，如圖35是探測器通過月球表面①、②、③、④四個位置時，拍攝到的電子運動軌跡照片(尺寸比例相同)，設電子速率

5、相同，且與磁場方向垂直，則可知磁場從強到弱的位置排列正確的是 (　　) 圖35 A．①②③④ B．①④②③ C．④③②① D．③④②① 解析：由圖可知帶電粒子做圓周運動的半徑r1B2>B3>B4.故選項A正確． 答案：A 5．如圖36所示，直角三角形ABC中存在一勻強磁場，比荷相同的兩個粒子沿AB方向射入磁場，分別從AC邊上的P、Q兩點射出，則 (　　) A．從P射出的粒子速度大 B．從Q射出的粒子速度大 C．從P射出的粒子，在磁場中運動的時間長 D．兩粒子在磁場中運

6、動的時間一樣長 解析：作出各自的軌跡如圖37所示，根據圓周運動特點知，分別從P、Q點射出時，與AC邊夾角相同，故可判定從P、Q點射出時，半徑R1

7、的運動軌跡如右圖39所示，由周期公式T＝知，粒子從O點進入磁場到再一次通過O點的時間t＝＋＝，所以B選項正確． 答案：B 7．(2020年山東濰坊模擬)如圖40所示，一帶負電的質點在固定的正點電荷作用下繞該正電荷做勻速圓周運動，周期為T0，軌道平面位于紙面內，質點的速度方向如圖39中箭頭所示．現加一垂直于軌道平面的勻強磁場，已知軌道半徑并不因此而改變，則 (　　) A．若磁場方向指向紙里，質點運動的周期將大于T0 B．若磁場方向指向紙里，質點運動的周期將小于T0 C．若磁場方向指向紙外，質點運動的周期將大于T0 D．若磁場方向指向紙外，質點運動的周期將小于T0 解析：當

8、磁場方向指向紙里時，由左手定則可知電子受到背離圓心向外的洛倫茲力，向心力變小，由F＝mr可知周期變大，A對，B錯．同理可知當磁場方向指向紙外時電子受到指向圓心的洛倫茲力，向心力變大，周期變小，C錯，D對． 答案：AD 8．一帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，B＝0.8 T，a、b是其軌跡上的兩點，粒子由a到b的時間為1.2π×10－5 s，從b到a的時間為8π×10－6 s．則該粒子的質量與其電荷量的比值為 (　　) A．4.8×10－6 kg/C B．3.2×10－6 kg/C C．4.0×10－6 kg/C D．8.0×10－6 kg/C 解析：由題知，粒子做

9、圓周運動的周期T＝tab＋tba＝2π×10－5 s，又T＝，解得＝8.0×10－6 kg/C. 答案：D 9．如圖41所示，擺球是帶負電的單擺，在一勻強磁場中擺動，勻強磁場的方向垂直于紙面向里．擺球在AB間擺動過程中，由A擺到最低點C時，擺球拉力為F1，擺球加速度大小為a1；由B擺到最低點C時，擺線拉力的大小為F2，擺球加速度為a2，則 (　　) A．F1>F2，a1＝a2 B．F1F2，a1>a2 D．F1

10、)、反向，由a＝v/r可知，a1＝a2，但洛倫茲力F洛也等大反向． 從A→C，擺球在C點受力分析如圖42(a)所示． 由牛頓第二定律得： F1＋F洛－mg＝m 同理由B→C，擺球在C點受力分析如圖43(b)所示． F2－F洛－mg＝m 故有：F10時，磁場的方向穿出紙面．一電荷量q＝5π×10－7C，質量m＝5×10－10kg的帶電粒子，位于某點O處，在t＝0時刻以初速度v0＝π m/s沿某方向開始運動．

11、不計重力的作用，不計磁場的變化可能產生的一切其他影響．則在磁場變化N個(N為整數)周期的時間內帶電粒子的平均速度的大小等于 (　　) A．π m/s B. m/s C．2 m/s D. m/s 解析：帶電粒子在磁場中的運動半徑為r＝＝0.01 m，周期為T＝＝0.02 s，作出粒子的軌跡示意圖如圖44所示，所以在磁場變化N個(N為整數)周期的時間內帶電粒子的平均速度的大小等于2 m/s，即C選項正確． 答案：C 二、計算題 11．一勻強磁場，磁場方向垂直于xOy平面，在xOy平面上，磁場分布在以O為中心的一個圓形區(qū)域內．一個質量為m、電荷量為q的帶電

12、粒子，由原點O開始運動，初速度為v，方向沿x軸正方向．后來粒子經過y軸上的P點，此時速度方向與y軸的夾角為30°，P到O的距離為L，如圖45所示，不計重力的影響．求磁場的磁感應強度B的大小和xOy平面上磁場區(qū)域的半徑R. 解析：粒子在磁場中受洛倫茲力作用做勻速圓周運動，設其半徑為r，則由洛倫茲力提供向心力得： qvB＝m ① 據此并由題意知，粒子在磁場中的軌跡的圓心C必在y軸上，且P點在磁場區(qū)之外．過P沿速度方向作反向延長線，它與x軸相交于Q點．作過O點與x軸相切，并且與PQ相切的圓弧，切點A即粒子離開磁場區(qū)的地點．這樣也求得圓弧軌跡的圓心C，如圖46所示．

13、 由圖中幾何關系得 L＝3r ② 由①、②求得B＝ 圖中OA即半徑(圓形磁場區(qū)半徑)R， 由幾何關系得R＝L 答案：　L 12．(2020年山東東營模擬)如圖47甲所示，在真空中半徑r＝3×10－2 m的圓形區(qū)域內，有磁感應強度B＝0.2 T，方向如圖47的勻強磁場，一束帶正電的粒子電量q＝1.6×10－19C，質量m＝1.6×10－27kg，以初速度v0＝1.0×106 m/s，從磁場邊界上直徑ab的a端沿各個方向射入磁場，且初速方向都垂直于磁場方向，不計粒子重力．計算時取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求 (1)當粒子的速度方向

14、與直徑ab的夾角α為多少時，粒子剛好從磁場邊界b處飛出磁場，該粒子在磁場中運動的時間是多少？ (2)若粒子射入磁場的速度改為v＝3.0×105 m/s，其他條件不變，試用斜線在圖乙中畫出該束粒子在磁場中可能出現的區(qū)域，要求有簡要的文字說明． 解析：(1)由牛頓第二定律可求得粒子在磁場中運動的半徑： qv0B＝m 則R＝＝5.0×10－2m 又sinα＝＝，α＝37° 設該弦對應的圓心角為2α，而T＝ 運動時間為t＝×T＝，故t＝6.5×10－8 s (2)R′＝＝1.5×10－2m 粒子在磁場中可能出現的區(qū)域：如圖中以Oa＝3×10－2m為直徑的半圓及以a為圓心Oa為半徑的圓與磁場相交的部分．繪圖如圖49. 答案：(1)t＝6.5×10－8 S　(2)如圖49中陰影部分